Киберфизическая система (cyber-physical system, CPS) — информационно-технологическая концепция, объединяющая кибернетику, механотронику, теорию и практику управления процессами и подразумевающая интеграцию вычислительных ресурсов в физические объекты и процессы, их взаимодействие с помощью протоколов IoT и IIoT для прогнозирования, самонастройки и адаптации к изменениям в реальном времени. В такой системе датчики, оборудование и информационные системы объединены на протяжении всей цепочки создания стоимости в единую структуру, влияние которой выходит за рамки одного предприятия. CPS способствует принятию более точных и своевременных решений, основанных на реальных событиях, а не на их человеческой интерпретации.
Часто между Industry 4.0 и CPS не делают различия, так как класс используемых технологий фактически совпадает, но Industry 4.0 — это сценарий развития будущего производства, а CPS - инфраструктурный фундамент, который должен стать основой для реализации этого сценария. Сегодня человечество функционирует в двух параллельных мирах: физическом и цифровом. Они взаимодействуют посредством человека и (по крайней мере в промышленном сегменте) для человека. Упрощенно сущность Industry 4.0 можно охарактеризовать как процесс вывода человека из производственных отношений, поскольку роботы, интеллектуальные машины и ИИ справляются с производственными задачами гораздо эффективнее. Однако для этого нужно, чтобы физический и цифровой мир стали единой системой, существующей независимо от нынешней антропоцентричной модели промышленности и способной, подобно человеку, воспринимать и анализировать информацию о себе и окружающем мире, делать выводы и принимать решения, транслируемые во внешний мир и исполняемые другими устройствами, без вмешательства человека. Поэтому главной задачей развития киберфизических систем можно назвать глубокое взаимодействие между физическими и цифровыми элементами системы.
Исходя из такой интерпретации становятся понятными и технологические направления, критически влияющие на становление CPS. По аналогии с нервной системой человека, нервные клетки системы — это сенсоры, охватывающие весь физический комплекс, участвующий в ее работе. Нервный импульс обеспечивает передачу информации от рецепторов к нервным центрам — в случае с CPS эти функции обеспечиваются технологиями обмена данных IoT/IIoT. Нервные центры, обработав информацию, передают импульс к исполнительным органам — соответственно, обработку информации обеспечивает целый комплекс инструментов от анализа на основе Big Data и более сложных инструментов предиктивной аналитики и Data Mining, ориентированных уже на недоступные для человека логические последовательности, до искусственного интеллекта с присущими ему методами самообучения (искусственные нейронные сети, глубинное/теневое обучение). Вопрос включения перечисленных технологий анализа в CPS спорен, для реализации типового техпроцесса они избыточны, но, с другой стороны, управление изменениями в этих процессах без них невозможно. Исполнительным органом в системе может быть человек или машина: машина — это робот или станок, здесь взаимодействие строится на базе технологий M2M, сейчас такие задачи эффективно решаются машинным обучением. Человек в CPS избыточен, хотя взаимодействие с цифровым миром на этом уровне не представляет затруднений и строится на основе традиционных интерфейсов или решений VR, AR, MR (виртуальная, дополненная, смешанная реальность), тем не менее этот уровень в техносферу CPS уже не входит.
Источник: Control Engineering
